一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计

1.一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计，其特征在于，通过综合分析不同网络拓扑条件下的路由决策、保护路径配置及频谱资源分配，针对可能出现的多样化网络故障和业务需求的不确定性进行优化，以增强网络的整体鲁棒性。该方法利用科学的数学建模技术精确定义了空分复用弹性光网络中的路由、核心与频谱分配问题，并通过应用创新的优化模型来配置业务流的网络路径、核心选择及频谱使用，从而确保网络在面对多种潜在故障和不确定的业务需求时能够保持连续运行和维持高服务质量。

2.根据权利要求1所述的一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计，其特征在于，该方法进一步精细化不同类型的网络故障处理，并考虑业务需求的不确定性，从而提升网络路由和资源配置的合理性与科学性。该方法具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计，其特征在于，网络拓扑被定义为包含|v|个节点和|e|条链路的双向无环有向图g。其中每条链路由n条单模光纤组成的纤束c作为传输媒介以实现空分复用技术。若干条纤束链路组成的光缆被称为共享风险链路组，整个网络拓扑分为u个共享风险链路组。此外，网络中的业务请求矩阵被定义为r,其中各个请求r∈r,r＝{sr,dr,tr}由源点sr、宿点dr和需求大小tr组成的集合来表示。网络中的故障类型x共分为四类：核心故障、节点故障、链路故障以及共享风险链路组故障。基于单模光纤束(smf)的空分复用弹性光网络下的路由、核心和频谱分配问题被定义为rssa(routing,space,and spectrumassignment)问题。rssa问题的求解目标是在考虑唯一且单一网络故障情况下，最小化已使用的最大频谱索引(工作路径)和所需的预留频谱总数(保护路径)，为每个业务请求分配一条保护路径。

4.根据权利要求2所述的一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计，其特征在于，伽马鲁棒优化技术被应用于处理因业务需求不确定性导致的问题。单个业务请求r的需求不确定性被定量描述为并据此调整解决方案的保守性水平，以确保空分复用光网络保护系统在面对多变的需求时能够维持其高度的鲁棒性和响应能力。

5.根据权利要求3所述的一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计，其特征在于，在具体实现上，由于联合解决工作路径和保护路径决策问题的复杂性较高，该问题被分解为一个二阶段优化问题。具体步骤包括：

6.根据权利要求4所述的一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计，其特征在于，参数γ被定义为取值范围为[0,|r|]的常数。根据参数γ的设定，所有的业务请求r中最多存在个请求被允许需求大小变化，并且存在单个请求tq(q∈r\q),其需求大小的变化范围为参数γ定义了业务需求的不确定性，通过修改原用于决定工作路径和保护路径的混合整数线性规划模型中关于请求需求tr的所有约束并对其进行重新求解。

7.根据权利要求5所述的一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计，其特征在于，给定固定的网络拓扑以及业务请求矩阵，在某一网络故障下，通过迭代求解工作路径以及保护路径配置的混合整数线性规划模型，直至两个阶段的各自问题的优化目标—最小化已使用的最大频谱索引和最小化所需的预留频谱总数不再变化(迭代次数一般设置为50次)。

8.根据权利要求6所述的一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计，其特征在于，参数γ的大小设置可以反映业务需求的不确定性。考虑两种极端情况，当|γ|＝0时，意味着所有业务的需求大小都是确定的；而当|γ|＝|r|时，意味着所有业务的需求大小都是不确定的。通过设置不同数量级的参数γ以及需求大小的变化范围在不同网络拓扑下比较需求确定和不确定两种情况下的网络保护所需预留的总频谱资源。

9.根据权利要求7所述的一种空分复用弹性光网络的鲁棒性网络保护方法设计，其特征在于，通过设置不同的业务请求数量，在不同网络拓扑下比较工作路径所使用的最大频谱索引和保护路径所需预留的最大频谱索引之间的差异。与此同时，在不同种类的网络故障下比较网络所需的预留频谱总数之间的区别。